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- 모기는 매년 수십억 건의 감염과 수십만 명의 사망을 초래
- 적외선 탐지 외에 숨쉬는 공기의 CO2뿐만 아니라 우리 몸의 냄새, 따뜻함, 수분도 포함
- 모기의 적외건 탐지 거리는 70cm, 일몰에 더 효과 나타나
- 헐렁한 옷 입으면 모기의 적외선 탐지 능력 약화시켜

모기는 적외선을 이용해 우리를 찾아낸다.
모기 안테나에서 적외선 센서 발견

숨길 수 없는 따뜻함:
숙주를 찾는 모기는 지금까지 발견되지 않은 감각을 사용한다. 그들은 더듬이에 있는 특수 적외선 센서를 사용해 우리를 발견한다. 모기는 우리 몸의 열에 의해 생성된 방사선을 감지할 수 있는 두 가지 다른 수용체를 가지고 있다고 생물학자들은 "Nature"에서 보고했다. 이 지식은 이제 보다 효과적인 모기 보호를 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 또한 헐렁한 옷이 꽉 끼는 옷보다 모기에 물리는 것을 더 잘 예방하는 이유도 설명한다. 

▲ 헐렁한 옷은 꽉 끼는 옷보다 적외선을 덜 전달한다. © DeBeaubien und Chandel et al.

모기는 세계에서 가장 치명적인 동물로 여겨진다. 암컷 모기는 피를 빨 때 다양한 병원균을 전염시킬 수 있기 때문에 매년 수십억 건의 감염과 수십만 명의 사망을 초래한다. 기후 변화로 인해 열대 모기도 점차 온대 위도로 퍼지고 있다.

온 감각을 동원해 피를 찾아다녀

모기는 혈액 공급원을 어떻게 찾을까? 이전 연구에 따르면 곤충은 서로 다른 감각을 사용하고 이를 결합해 멀리서도 먹이인 사람의 몸을 찾는 것으로 나타났다. "여기에는 무엇보다도 우리가 숨쉬는 공기의 CO2뿐만 아니라 우리 몸의 냄새, 따뜻함, 수분도 포함된다"고 캘리포니아 대학교 산타바바라 캠퍼스(UCSB)의 Avinash Chandel은 설명했다. 모기는 우리가 내는 소리도 들을 수 있다.

“그러나 이러한 단서 각각에는 한계가 있다”고 연구원은 말했다. 강한 바람이나 인간의 빠른 움직임은 모기로부터 우리의 흔적을 가릴 수 있다. 이것은 모기가 먹이가 어느 방향인지 확실하게 알 수 없다는 의미다. 우리의 존재를 나타내는 화학적 지표는 특히 이러한 파괴적인 영향을 받기 쉽다.

미끼 테스트에서 암컷 모기 Aedes aegypti 조사

또한 Chandel과 그의 동료들이 이제 발견한 것처럼 모기는 이에 대한 해결책도 개발했다. 연구를 위해 연구팀은 모기가 적외선을 감지할 수 있는지, 얼마나 잘 감지할 수 있는지 조사했다. 이 장파 전자기 복사는 우리 몸의 열에 의해 생성되며 다른 열에너지와 달리 범위가 넓다. 적외선 비전에서는 따뜻한 물체와 생물이 먼 곳에서도 빛을 발한다. 벌레, 진드기, 살모사와 같은 일부 동물은 이 점을 이용해 따뜻한 먹이를 찾는다. 

▲ 모기의 더듬이 끝에 있는 오목하게 들어간 부분은 열적외선을 감지하는 원뿔형 구조를 보호한다. © DeBeaubien und Chandel et al.

모기가 적외선도 감지할 수 있는지 테스트하기 위해 Chandel과 그의 동료들은 우리 안에 있는 암컷 Aedes aegypti 모기의 비행과 탐색 행동을 관찰했다. 생물학자들은 우리가 일반적으로 내쉬는 양만큼 인간의 냄새와 CO2를 배치했다. 연구진은 케이지의 두 개의 별도 구역 중 하나에서 인간 피부 온도(섭씨 34도 정도)에 해당하는 추가 적외선을 생성했다.

적외선 방사를 향해 직접 비행
이는 적외선 방사선이 있는 구역에서 모기가 이 방사선이 없는 구역에 비해 혈액 공급원을 두 배 더 자주 찾는 것으로 나타났다. 곤충들은 적외선 방사원을 향해 어김없이 향했다. 연구자들은 이 효과를 최대 70cm 거리까지 관찰했다.

그러나 조사 행동은 모기가 적외선 복사 외에 위치 파악을 위해 냄새와 CO2에 접근할 수 있을 때만 발생했다. 이러한 신체 특성이 없는 대조군에서는 곤충이 먹이를 찾지 않았다고 팀이 보고했다. “단일 신호만으로는 호스트 검색을 자극하지 않는다. "그래서 적외선은 다른 단서의 맥락에서만 차이를 만든다"고 캘리포니아 대학의 수석 저자인 Craig Montell은 말했다.

황혼을 사용하면 위치를 더 쉽게 찾을 수 있다.

따라서 우리 체온에서 나오는 적외선 복사는 모기가 우리를 찾는 데 사용할 수 있는 수많은 기능 중 하나다. 이것은 또한 우리 몸이 환경보다 따뜻할 때 곤충이 황혼에 침입하는 것을 선호하는 이유를 설명할 수도 있다. 그러면 모기는 방사선을 감지하기 위해 어떤 감각 기관을 사용하며 어떻게 작동할까?

곤충의 더듬이 끝에는 보호 구덩이에 원뿔처럼 배열돼 있는 열에 민감한 신경 세포가 알려져 있다. Chandel 팀과 다른 연구 그룹의 후속 실험에서 알 수 있듯이 이는 적외선 감지에도 필요하다. 따라서 온도에 민감한 단백질 TRPA1이 이러한 뉴런에서 발견된다. 이 단백질이나 전체 안테나 끝이 없으면 모기는 적외선을 감지할 수 없다.

TRPA1 단백질은 적외선 자체에 반응하는 것이 아니라 적외선이 안테나 끝에 있는 구멍에 있는 뉴런에 떨어질 때 발생하는 열에 반응한다고 연구팀은 설명했다.

▲ 모기 실험: 호스트 연관 신호로서 IR 복사를 테스트하기 위한 설정(출처:관련논문 Published: 21 August 2024 / Thermal infrared directs host-seeking behaviour in Aedes aegypti mosquitoes / Nature)

강화를 위한 두 개의 수용체가 더 있다.

그러나 70cm 이상의 거리에서는 적외선 에너지가 안테나 센서의 반응을 유발하기에 충분하지 않다. 이는 실험에서도 관찰되었다. 따라서 연구자들은 TRPA1 수용체가 단거리에만 적합하다고 의심했다. 따라서 Chandel과 그의 동료들은 더듬이의 뉴런에서 온도에 민감한 추가적인 수용체를 찾았다.

그들은 실제로 그들이 찾고 있던 것을 발견했다. 모기 더듬이에 존재하고 우리와 다른 많은 동물에게 시각적 색소 역할을 하는 로돕신 계열의 두 가지 단백질도 열을 감지할 수 있다는 것이다. Op1과 Op2라는 이 단백질은, 약한 적외선 복사에 의해 유발되는 매우 작은 온도 차이에도 반응한 다음 TRPA1을 차례로 활성화한다. 두 수용체는 최대 70cm 거리에서 모기에 대한 적외선 감지 기능을 강화한다.

이것이 모기로부터 보호하는 데 어떻게 도움이 될까?

생물학자들은 모기 종인 Aedes aegypti에 대해서만 테스트를 수행했다. 그러나 그들은 그들의 결과가 다른 모기에게도 전달될 수 있다고 추측한다. 따라서 이번 발견은 앞으로 모기와 이들 곤충에 의해 전염되는 질병을 더 잘 규제하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 피부 온도의 에너지 범위에서 적외선을 방출하는 보다 효과적인 모기 함정을 개발할 수 있다.
또한 헐렁한 옷이 벌레 물림에 특히 효과적인 이유를 설명한다. 모기가 피부에 닿는 것을 방지할 뿐만 아니라 모기에게 방출하는 적외선 복사에 대한 장벽 역할도 한다.
(Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07848-5)
출처: University of California – Santa Barbara

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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